Sealyu

2007年，“SecondLife”三維虛擬風暴席卷了現實世界。原本定位為人生模擬類在線游戲的SecondLife，現在已經逐步演變成為一個國際化的在線模擬社區。人們在其中進行虛擬房地產交易，藝術家開辦自己的作品展覽，作為世界5大會計事務所之一的畢馬威展開招聘工作，BBC等老牌傳統媒體配備了SecondLife特派專職記者，時尚巨頭阿瑪尼也開了專賣店。現實世界中的一切，都可以在SecondLife中找到對應之物。不難想象，能夠產生如此巨大影響力的SecondLife，其龐大的虛擬世界背后必然有優秀的技術架構作為支持。接下來就讓我們一起來看看其中端倪。

SecondLife服務器構成

SecondLife（下簡稱SL）的服務器端包括這六大類服務器：Login server（登陸服務器）；User server（用戶服務器）；Space server（空間服務器）；Data server（即數據服務器）；Simulator（即模擬器），常被稱為SIM；Other servers（其他服務器），包含若干不同功能服務器，林登公司（Linden）似乎對它們的詳情有所保留。

   下面對這六大類服務器進行詳細解釋。

1、Login server，登錄服務器。是運行在login.agni.lindenlab.com上的CGI腳本。顧名思義，就是用來驗證用戶名和密碼的。驗證后還要決定用戶登錄到什么區域：是用戶的家、還是上次離開SL時的區域或者URL指定的某個區域。接下來要找到運行該區域的模擬器，驗證用戶是否被允許連接到該區域。最后向模擬器發出連接請求，并告知客戶端連接到何處。

2、User server，用戶服務器。曾被用來處理用戶登錄，即登錄服務器現在的功能?，F在負責管理即時通訊（instant message）會話，尤其是組內即時通訊。

3、Space server，空間服務器。處理基于不同網格X，Y坐標間消息的路徑選擇。模擬器與空間服務器會話以便被其登記在案，還可以發現自己的鄰居是誰。作用與網絡概念中路由器相仿。

4、Data server，數據服務器。處理與中心數據庫、日志服務器、倉庫數據庫以及搜索數據庫的連接（上述4種服務器屬于第6類其他服務器），代表模擬器運行查詢。（注： SL 服務器網格中只有一個中心服務器，日志服務器，而倉庫服務器以及搜索服務器分別有多個，或者在某個范圍內，前兩者與后兩者分別是一對多的關系。）

5、Simulator，模擬器。這是SL最主要的服務器。每個模擬器模擬一個256*256平米的整塊區域。當SL客戶端瀏覽器滿虛擬世界轉悠時，實際上是在不同的模擬器間被倒手。模擬器的任務有：存儲物體狀態、土地狀態、地形海拔圖狀態。模擬器還負責計算物體和土地的能見度，并把計算數據傳送給客戶端。模擬器還使用優先級隊列傳送圖像數據。還有一種物理學模擬器專門掌管Hovak物理學例庫[1]。公共談話（Chat）和即時通訊（instant message）也由模擬器處理。全速運行時，模擬器可達每秒45幀，如果不能保持全速，它將在不減低幀速率的情況下嘗試時間膨脹[2]，在Second Life中如果不能全速，則會以物體顯示延遲為代價，而不會影響已顯示物品的質量，這種效果也被叫做Lag。

　　模擬器兩兩之間以UDP網絡連接進行通信，并由相鄰的模擬器保持通信連接。

    要注意的是：在Second Life中，模擬器與客戶端瀏覽器（Viewer）之間的區別與其他虛擬環境差異較大。模擬器負責運行物理引擎，碰撞檢測，跟蹤每一事物和用戶化身Avitar的位置，將物品的位置發送給客戶端，必要時將更新的數據發送給客戶端（只有當發生碰撞或者方向和速度變化等情況下才會有這種更新）。而客戶端負責處理本地物品的位置，獲取速度等物理學信息，進行簡單的物理學運算以跟蹤何物向何處移動，不進行碰撞檢測。

6、Other servers，其他服務器，其中包含若干規模較小的服務器。下面一一說明：

l         中央樞紐：在SL的官方網站上沒有給出說明，但根據字面意思推斷，應當與全局通訊、調度以及分布式運算有關。

l         代理數據庫：掌管元數據與項目id（UUID）之間的映射。代理（Agent）一詞在SL中特指與用戶化身（Avatar）相對應的后臺底層的唯一表示，在SL計算機系統中有唯一識別號，簡稱UUID，該號碼與用戶是唯一對應且持久存在的。其他物品也有UUID，但物品的UUID是在物品放置于虛擬世界中時臨時生成的，不是持久的UUID。元數據是指在Second Life中不可分的數據，比如構成物體形狀的基本單元（prim），或者一張紋理（texture）。一個物體可能由多個元數據組成，因此需要記錄元數據與物體，也即是此處所稱的項目之間的關系，而代理數據庫就承擔此責任。同時，任何物體都有唯一擁有者，記錄物體的擁有者，也是代理數據庫的任務。

l         中心數據庫：官方文檔描述該服務器存儲誰擁有什么，用于記錄賬單，而實際上遠不止這么簡單，但囿于目前所能取得的資料，很少有對其詳細的敘述。

l         搜索數據庫：中心數據庫的副本，用于搜索?？梢詳喽ǎ瑸榱颂岣咚阉餍?，此數據庫一定保有大量索引。而中心數據庫為了保證數據寫入和修改的效率，使用的索引肯定是比較少的。

l         地圖服務器：使用OpenGL繪制全局地圖。Second Life客戶端也是使用OpenGL繪制的，此外普通網頁上的SL地圖使用的是Google的地圖API。

l         RPC服務器： XML RPC（遠程過程調用）服務器。其作用包含：開發者需要的，不通過客戶端瀏覽器來操作Second Life的API，可將XMLRPC服務器代碼翻譯為in-world請求，與空間數據庫和中心數據庫通訊。

SecondLife用戶登錄驗證步驟解析

我們不妨通過分析登錄驗證的步驟，來看看這些服務器是如何進行互相通信的。流程可參見文后圖示。

1.        客戶端對用戶服務器發出安全信息校驗和（Checnsum）請求，端口號：12036。

2.        客戶端對登錄服務器發出登錄請求：

a)       通過HTTP打包發送XML RPC進行登錄；

b)       Web服務器（多數情況下是Apache）與SQL數據庫通話，獲得用戶信息，連接模擬器所需信息（比如IP地址）并生成連接；

c)       用戶帳號名稱，MD5口令，客戶端版本，登錄地址請求。

3.        登錄服務器從數據庫獲得授權證書。

4.        登錄服務器與網格中的模擬器對話：

a)      決定哪個模擬器負責該客戶端；

b)      請求會話開始；

c)      網格返回與客戶端通訊的UDP端口號 12035，13000-13050

5.        SIM響應登錄服務器，告知用戶是否允許登錄到模擬器。

6.        登錄服務器響應客戶端：

a)       返回的信息有，用戶id，會話id，安全會話id，模擬器IP，模擬器端口號，全局坐標，用戶倉庫信息等；

b)       大部分id都是UUID（比如用戶id，會話id，安全會話id）；

c)       用戶id是唯一的，并且是永久的。

7.        客戶端與模擬器握手，并發送用戶id和會話id。

8.        客戶端與用戶服務器握手：

a)       發送出席信息，以便收到組及時消息（Group IM）；

b)       給用戶授予組權限；

c)       用戶服務器驗證模擬器會話信息（在數據庫的Presence-Agent表中）。

結語

　　以上是對SecondLife架構的一個簡要介紹，目前國內已經出現了類似SecondLife的在線虛擬游戲／社區，希望本文能夠為大家提供一些啟示，同時也期待國內的架構師們出來分享自己的經驗與心得。

說明：本文部分內容譯自SecondLife官方wiki。

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[1]簡單地說物理學模擬器負責物理學相關的運算，比如重力加速度的效果，不同物體的空間占位關系等。Hovak是服務器端系統（grid）的代號，即將發布的是Hovak4。

[2]物理學名詞，來自相對論。時間并不是永遠以我們感受到的當前這種速度進行的，它也會發生變化；一般和速度有關。速度越快，越接近于光速，時間就會越慢